物体全方位轮廓精确绘制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像显示与处理领域，尤其涉及物体全方位轮廓精确绘制方法。
【背景技术】
[0002] 现实增强是一种利用计算机对受众所看到的真实景象或者物体经过数字化处理 计算之后，在相应位置合成虚拟元素(包括文字、图像、视频等）的一种技术，它可以实时地 将现实世界与虚拟景象或物体相叠加，从而营造一种虚实结合的空间，这完全不同于人类 以往的感知体验，从而产生一种更深层级的人机交互体验，更有可能改变人们对现有世界 认知的过程和形式。
[0003] 在虚拟场景中，物体形状的准确提取对于物体轮廓提取及相关触发事件有重要影 响。目前行业中一般都采用人工绘制轮廓的方法，主要包括基于图像识别方法、轮廓投影机 算法等。其中，图像识别法以立体视觉法为代表，立体视觉法是用双目或多目视觉，通过不 同位置的摄像机对统一目标进行多个图幅，根据三角测量原理，利用图像中对应点的视差 计算范围内目标表面的立体信息。
[0004] 立体视觉法的缺点是寻找对应点的难度大，算法复杂，耗时较长，且其提取的物体 轮廓形变较大，走样严重，更加关键的是当方位变化后形状就完全改变，因此需要人工绘制 多个方向轮廓，效率低下。此外，现有的现实增强中物体轮廓的绘制方法还存在物体轮廓不 规则导致整体效果差的问题和物体轮廓相互叠加的问题。
【发明内容】
[0005] 为克服现有技术的不足，本发明提供一种物体全方位轮廓精确绘制方法，用于根 据视角和物体参数，快速精确计算出物体形状，以便提取该物体详细关联信息。本方法不但 能应用于现实增强技术中，还能应用于虚拟仿真和GIS(Geography Information System， 地理信息系统）中。
[0006] 本发明物体全方位轮廓精确绘制方法，包括以下步骤：
[0007] S1:导出立体模型各个节点的三维坐标；
[0008] S2:记录视角参数；
[0009] S3:生成正射投影轮廓层；
[0010] S4:竖起物体，计算物体立体轮廓；
[0011] S5:视角转换，计算物体投影轮廓；
[0012] S6:自交多边形合并，简化轮廓内部构造；
[0013] S7:判定遮挡关系，删除重叠阴影；
[0014] S8:圆滑处理。
[0015]进一步地，步骤S3中包括步骤:根据所有三维模型节点坐标，忽略高程，投影到平 面，取三维模型所有节点坐标值，形成复合多边形，最大轮廓即该三维模型平面轮廓，所有 模型的正摄投影轮廓，保存为图层。
[0016] 进一步地，步骤S4包括以下步骤：
[0017] S41:筛选边缘点；
[0018] S42:物体竖起。
[0019] 更进一步地，所述步骤S41进一步包括以下步骤：
[0020] S411:筛选模型所有节点坐标的X、Y、Z的最大值和最小值；
[0021] S412:将所有节点坐标(x，y，z)与Χ、Υ、Ζ的最大值和最小值做对比，若满足以下条 件则该节点坐标被删除：
[0022] (X的最大值>χ>Χ的最小值)且(Υ的最大值〉y>Y的最小值)且(Ζ的最大值〉ζ>Ζ的最 小值）。
[0023] 进一步地，所述步骤S5包括以下步骤：
[0024] S51:将目标点设置为坐标原点，将三维模型转换到虚拟坐标系中；
[0025] S52:根据相机坐标和目标点坐标计算视角的水平偏角和垂直偏角；
[0026] S53:根据视角方向，计算三维模型边缘点在虚拟平面坐标的投影值；
[0027] S54:计算三维模型视角平面投影坐标。
[0028]更进一步地，所述步骤S7包括步骤:判断投影面是否远离视角方向，远离视角方向 的投影即为被遮挡的阴影，此时根据多边形自交算法，删除被遮挡的阴影。
[0029] 进一步地，所述步骤S8包括步骤:设置抽稀比例，消除毛刺，将轮廓圆滑处理。
[0030] 更进一步地，步骤S8中所述抽稀比例为87.5%。
[0031] 本发明的有益效果在于，本发明物体全方位轮廓精确绘制方法算法简单，耗时短， 提取的物体轮廓变形小且对形状不规则的物体的轮廓绘制效果好，还能消除重叠和对轮廓 进行圆滑处理;本发明不但能应用到现实增强技术中，还可应用到虚拟仿真和GIS中。
【附图说明】
[0032] 为了更清楚地说明本发明的实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作 简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通 技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033] 图1是本发明的一个具体实施例的方法流程图；
[0034] 图2是本发明步骤S3处理后的图像例图；
[0035]图3是图2中的图像经步骤S8处理后的图像。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]参见图1，本发明物体全方位轮廓精确绘制方法，包括以下步骤：
[0038]步骤S1:导出立体模型各个节点的三维坐标。清理场景所有材质和贴图后，由于计 算三维模型有效特征点的计算过于复杂，故将三维模型所有节点坐标均导出。导出格式为 [模型编号(节点号，X，Z，y )]，一个节点三维坐标文件可能如下所示：
[0039] (1002322
[0040] 0,32751.759766,0.000000,35951.972656
[0041 ] 1,32751.898438,0.100000,35961.097656
[0042] 2,32741.824219,0.000000,35961.062500
[0043] ···
[0044] 13，32741·824219，0·100000，35961·062500)。
[0045] 步骤S2:记录视角参数。调整好需要的视角，记录相机和目标点坐标。格式如下：
[0046] 相机坐标（Xca耐a，Yca耐a，Zc咖 ra)如：（X: 36047 · 859，Y: 31327 · 383，Z: 2961 · 069)，目 标点坐标（Xobject，Y〇b